DE2628849A1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR AN ELECTRONIC TWO-TERMINAL TO CLOSE A TELEPHONE LINE LOOP - Google Patents
CIRCUIT ARRANGEMENT FOR AN ELECTRONIC TWO-TERMINAL TO CLOSE A TELEPHONE LINE LOOPInfo
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Description
Dipl.-Phys. Leo ThulDipl.-Phys. Leo Thul
StuttgartStuttgart
J.S.Colardelle et al 10-5-39J.S. Colardelle et al 10-5-39
INTERNATIONAL STANDARD ELECTRIC CORPORATION, NEW YORKINTERNATIONAL STANDARD ELECTRIC CORPORATION, NEW YORK
Schaltungsanordnung für einen elektronischen Zweipol zum Schließen einer FernsprechleitungsschleifeCircuit arrangement for an electronic two-terminal network for closing a telephone line loop
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für einen elektronischen Zweipol zum Schließen einer Fernsprechleitungsschleife aus einem ersten Transistor, dessen Kollektor unmittelbar mit der ersten Ader der Fernsprechleitung und dessen Emitter über einen Widerstand mit der zweiten Ader der Fernsprechleitung verbunden ist, und aus einem zweiten Transistor, der mit seinem Kollektor an die Basis des ersten Transistors, der ferner mit seiner Basis an den Emitter des ersten Transistors und der mit seinem Emitter an die zweite Ader der Fernsprechleitung angeschlossen ist.The invention relates to a circuit arrangement for an electronic two-terminal network for closing a telephone line loop from a first transistor whose collector directly connects to the first wire of the telephone line and the emitter of which is connected to the second wire of the telephone line via a resistor, and off a second transistor, which has its collector connected to the base of the first transistor, which also has its base connected to the emitter of the first transistor and its emitter to the second wire of the telephone line is.
Eine Nebenstellenvermittlung erlaubt insbesondere, eine gewisse Anzahl von Teilnehmern mittels einer oder mehrerer Fernsprechleitungen mit einer Amtsvermittlung zu verbinden, wobei die Fernsprechleitungen von der AmtsvermittlungA private branch exchange allows, in particular, a certain number of subscribers by means of one or more Connect telephone lines to a central office switch, with the telephone lines from the central office switch
21.O6.I976, Krü/MrJune 21, 1976, Krü / Mr
609882/1084 _f_ 609882/1084 _ f _
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gespeist werden. Wenn die Nebenstellenvermittlung eine abgehende Verbindung oder eine von der Amtsvermittlung kommende Verbindung aufbaut, wird die Leitungsschleife geschlossen, wodurch das Fließen eines Gleichstroms hervorgerufen wird. Eine Rufnummer wird von der Nebenstellenvermittlung zur Amtsvermittlung dadurch übertragen, daß die Leitungsschleife wiederholt geöffnet und geschlossen wird. Die die Leitungsschleife schließende Schaltung (Schleifenschlußschaltung), be fed. If the private branch exchange has an outgoing Connection or one coming from the central office switch When the connection is established, the line loop is closed, causing a direct current to flow. A telephone number is transmitted from the private branch exchange to the central office switch in that the line loop is repeatedly opened and closed. The circuit closing the line loop (loop closing circuit),
die zwischen den beiden Adern der Leitung liegt, muß daher einerseits eine niedrige Impedanz für den Speisegleichstrom und andererseits eine möglichst hohe Impedanz für Wechselströme haben, um die Sprachsignale möglichst verlustlos übertragen zu können.which lies between the two wires of the line must therefore on the one hand have a low impedance for the direct current supply and on the other hand have the highest possible impedance for alternating currents in order to keep the speech signals as lossless as possible to be able to transfer.
Die Schleifenschlußschaltung kann in üblicher Weise eine Reihenschaltung aus einer Induktivität und aus dem Schaltkontakt eines Relais sein. Eine solche Schaltung ist jedoch räumlich groß und schwer und mit Verzögerungen und Verzerrungen während des Schleifenschlusses verbunden.The loop closure circuit can be in the usual way Series connection of an inductance and the switching contact of a relay. However, such a circuit is spatially large and heavy and associated with delays and distortions during the loop closure.
Vollständig elektronische Schleif ens chlußs ehalt ungen sind bereits bekannt. Beispielsweise ist solche in der französischen Patentanmeldung 73 ^O 85O beschrieben. Diese Schleifenschlußschaltung wird durch einen elektronischen Zweipol gebildet, der mit konstantem Strom arbeitet, der höher als derjenige für die Erkennungsschwelle der Schleifenzustandserkennungsschaltung in der Amtsvermittlung ist. Änderungen des Fernsprechleitungswiderstandes, die hauptsächlich von der unterschiedlichen Länge der Leitungen herrühren, können durch die Arbeitsweise mit konstantem Leitungsstrom kompensiert werden, für den der Zweipol sorgt. Aber dieser konstante Strom kann mit dem Zweipol nur dannFully electronic loop statements are already known. For example, such is described in French patent application 73 ^ O 85O. These Loop closure circuit is formed by an electronic two-pole, which works with constant current, the higher than that for the detection threshold of the loop state detection circuit is in the exchange. Changes in telephone line resistance, mainly due to the different lengths of the lines, can be achieved by working with constant line current be compensated, for which the two-pole ensures. But this constant current can only be used with the two-terminal network
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erreicht werden, wenn eine verhältnismäßig hohe Spannung (von etwa 10 V) an den Anschlüssen des Zweipols vorhanden ist.can be achieved when a relatively high voltage (of around 10 V) is present at the terminals of the two-terminal network is.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Schleifenschlußschaltung für Pernsprechleitungen anzugeben, die für einen konstanten Leitungsstrom auch bei niedrigen Spannungen an ihren Anschlüssen sorgt.The object of the invention is to provide a loop closure circuit Specify for telephone lines that ensure a constant line current even at low voltages at their connections.
Dies wird gemäß der Erfindung durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale erreicht.According to the invention, this is characterized by those in claim 1 Features achieved.
Die Erfindung selbst und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:The invention itself and further features and advantages of the invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment explained. Show it:
Pig.l das Prinzipschaltbild eines Zweipols gemäß der Erfindung ,Pig.l the basic circuit diagram of a two-pole according to the invention ,
Fig.2,3 und 5 verschiedene Schaltungsanordnungen für den Zweipol gemäß der Erfindung undFig. 2,3 and 5 different circuit arrangements for the Bipolar according to the invention and
Fig.4 das Strom-Spannungs-Diagramm der Zweipole gemäß den Fig.3 und 5-4 shows the current-voltage diagram of the two-terminal network according to the Fig. 3 and 5-
In Fig.l ist das Prinzipschaltbild eines elektronischen Zweipols gemäß der Erfindung dargestellt. Dieser Zweipol, der ein positives Potential und ein negatives Potential an seinen beiden Anschlüssen aufweist, besteht aus einem Transistor Tl, dessen Kollektor unmittelbar mit dem das positive Potential führenden Anschluß und dessen EmitterIn Fig.l is the basic circuit diagram of an electronic Bipolar shown according to the invention. This two-pole, which has a positive potential and a negative potential has at its two terminals, consists of a transistor Tl, whose collector is directly connected to the terminal carrying positive potential and its emitter
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über einen Widerstand Rl mit dem negatives Potential führenden Anschluß verbunden ist. Die Basis des Transistors Tl wird über eine Impedanz Z2 vom positives Potential führenden Anschluß des Zweipols mit Strom versorgt. Ein zweiter Transistor T2,der mit seiner Kollektor-Emitter-Strecke zwischen der Basis des Transistors Tl und dem negatives Potential führenden Anschluß liegt und dessen Basis mit dem Emitter des Transistors Tl verbunden ist, wird zur Regelung des durch den Widerstand Rl fließenden Stromes benutzt. Der durch den Widerstand Rl fließende Strom sei mit Il bezeichnet, während der durch die Impedanz Z2 fließende Strom mit 12, der Schwellwert der Transistoren Tl, T2 mit Vbe, die Stromverstärkung des Transistors Tl mit B und die dem Zweipol zugeführte Gleichspannung mit U bezeichnet werden soll. Das gewünschte Ergebnis ist ein konstanter Strom im Zweipol, unabhängig vom Wert der angelegten Spannung U, jedoch soll dieses Ergebnis mit der kleinstmöglichen Spannung U erreicht werden können. Der Zweipol arbeitet dann als sehr große Impedanz hinsichtlich des über seine Anschlüsse fließenden Wechselstroms.is connected via a resistor Rl to the terminal leading to negative potential. The base of the transistor Tl is supplied with current via an impedance Z2 from the terminal of the two-pole leading to a positive potential. A second Transistor T2, with its collector-emitter path between the base of the transistor Tl and the terminal leading to negative potential and its base with the emitter of the transistor Tl is connected, is used to regulate the current flowing through the resistor Rl. Of the The current flowing through the resistor Rl is denoted by Il, while the current flowing through the impedance Z2 is denoted by 12, the threshold value of the transistors Tl, T2 with Vbe, the current gain of the transistor Tl with B and that of the two-pole supplied DC voltage is to be designated by U. The desired result is a constant two-pole current, regardless of the value of the applied voltage U, but this result should be achieved with the lowest possible voltage U can be. The two-pole then works as a very large impedance with regard to the one flowing through its connections Alternating current.
Wenn die an die Anschlüsse des Zweipols.angelegte Spannung U sehr klein ist, ist der Transistor T2 gesperrt. Man kann dann schreiben:When the voltage applied to the terminals of the bipolar U is very small, the transistor T2 is blocked. One can then write:
U = Z2-I2+Vbe+Rl-Il
oderU = Z2-I2 + Vbe + Rl-II
or
U = Z2- ^+Vbe+Rl-Il (1)U = Z2- ^ + Vbe + Rl-Il (1)
Unter diesen Bedingungen nimmt der Strom Il scheinbar linear mit der Spannung U zu.Under these conditions, the current Il increases apparently linearly with the voltage U.
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Wenn nun die Spannung hoch genug ist, um dem Schwellwert des
Transistors T2 zu überwinden, tritt an den Anschlüssen des Widerstands Rl eine Spannung Vbe auf, und daher wird der
Strom Il konstant gehalten.
Es folgt:If the voltage is now high enough to overcome the threshold value of the transistor T2, a voltage Vbe occurs at the connections of the resistor R1, and the current Il is therefore kept constant.
It follows:
T1 - Vbe T1 - Vbe
11 " "RT ...(2) 11 "" RT ... (2)
Wenn die Spannung U gerade den Schwellwert des Transistors T2 erreicht und wenn deshalb der Strom Il konstant ist, gilt für die Gleichung (1):When the voltage U just reaches the threshold value of the transistor T2 and when the current Il is therefore constant, the following applies for equation (1):
U = Z2-^+2Vbe (3)U = Z2 - ^ + 2Vbe (3)
£5£ 5
Diese Spannung soll mit U' bezeichnet werden. Aus den Gleichungen (2) und (3) folgt dann:This voltage is to be denoted by U '. From equations (2) and (3) it then follows:
U' = Ζ2·|—-+2Vbe ...(1DU '= Ζ2 · | - + 2Vbe ... ( 1 D
In Gleichung (4) sind die Größen Vbe und B gageben, und der Wert des Widerstands Rl wird durch den gewünschten Wert des konstanten Stromes Il bestimmt. Da die kleinstmögliche Spannung U' verwendbar sein soll, um einen konstanten Wert des Stromes Il so schnell wie möglich gewinnen zu können, muß der Wert der Impedanz Z2 klein sein.In equation (4) the quantities Vbe and B are given, and der The value of the resistor Rl is determined by the desired value of the constant current Il. Because the smallest possible Voltage U 'should be usable in order to be able to obtain a constant value of the current Il as quickly as possible, the value of the impedance Z2 must be small.
Um den Strom des Zweipols genau konstant zu halten, muß nicht nur der Strom II, sondern auch der durch die Impedanz Z2 und den Transistor T2 fließende Strom 12 konstant sein. Für den Wechselstrom muß der Wert der Impedanz Z2 so groß wie möglich sein.In order to keep the current of the two-pole exactly constant, not only the current II, but also that through the impedance Z2 and the transistor T2 flowing current 12 be constant. For the alternating current, the value of the impedance Z2 must be so large be as possible.
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Fig.2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des elektronischen Zweipols gemäß der Erfindung, bei dem die oben genannten Forderungen erfüllt sind. Die Elemente Tl3 T2 und Rl der Fig.l sind auch in dieser Figur wieder vorhanden. Die Impedanz Z2 wird durch einen Fototransistor T3 gebildet, der mit einer elektrolumineszierenden Steuerdiode (nicht gezeigt) optisch gekoppelt ist. Die Fernsprechleitung, an deren Adern der Zweipol angeschlossen ist, wird durch daö Sperren des Fototransistors T3 freigeschaltet, der durch die elektrolumineszxerende Diode gesteuert wird. Die Einschaltung des Zweipols und damit das Schließen der Leitungsschleife werden dadurch erreicht, daß der Fototransistor T3 leitend gesteuert wird. Sobald die Spannung an den Anschlüssen des Transistors T3 den Wert Vbe scheinbar erreicht, verläuft seine Kennlinie 12 =f (Vbe) horizontal (Vbe ist die Spannung zwischen dem Kollektor und dem Emitter), und daher ist der Strom 12 konstant. Daher fließt ein konstanter Strom durch den Zweipol, sobald die Spannung U an den Zweipolarischlüssen scheinbar den Wert 3 Vbe erreicht. Der Zweipol stellt damit eine hohe Wechselstromimpedanz dar.FIG. 2 shows an embodiment of the electronic two-terminal network according to the invention, in which the above-mentioned requirements are met. The elements Tl 3 T2 and Rl of Fig.l are also present again in this figure. The impedance Z2 is formed by a phototransistor T3 which is optically coupled to an electroluminescent control diode (not shown). The telephone line, to the wires of which the two-pole connection is connected, is enabled by blocking the phototransistor T3, which is controlled by the electroluminescent diode. The switching on of the two-terminal network and thus the closing of the line loop are achieved by making the phototransistor T3 conductive. As soon as the voltage at the terminals of the transistor T3 apparently reaches the value Vbe, its characteristic 12 = f (Vbe) is horizontal (Vbe is the voltage between the collector and the emitter), and therefore the current 12 is constant. Therefore, a constant current flows through the two-pole as soon as the voltage U at the two-pole connections apparently reaches the value 3 Vbe. The two-pole therefore represents a high alternating current impedance.
Fig.3 zeigt eine verbesserte Variante des Zweipols nach Fig.2. Es sind wieder die Elemente Tl, T2, T3 und Rl der Fig.2 vorhanden, aber diesmal ist ein Widerstand R3 zwischen dem Emitter des Fototransistors T3 und der Basis des Transistors Tl angeordnet; ferner ist ein Kondensator C zwischen die Basis des Fototransistors T3 und die Basis des Transistors Tl geschaltet. Man kann den durch den Fototransistor T3, den Kondensator C und den Widerstand R3 gebildeten Zweipol als Gyrator ansehen, der daher eine hohe Wechsel-FIG. 3 shows an improved variant of the two-terminal network according to FIG. The elements Tl, T2, T3 and Rl of FIG. 2 are again present, but this time there is a resistor R3 between the emitter of phototransistor T3 and the base of the transistor Tl arranged; there is also a capacitor C between the base of the phototransistor T3 and the base of the transistor Tl switched. The two-terminal network formed by the phototransistor T3, the capacitor C and the resistor R3 can be used as a gyrator, which therefore has a high alternating
609882/ 1 084609882/1 084
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Stromimpedanz darstellt. Die Arbeitsweise des Gyrators ist in der genannten französischen Patentanmeldung beschrieben worden. Die Kurve a der Fig.4 zeigt ein Beispiel für den durch den Zweipol gemäß Fig.3 fließenden Strom I als Funktion der an ihn angelegten Spannung U5 wobei folgende Werte angenommen sind: ■·-....Represents current impedance. The operation of the gyrator has been described in the aforementioned French patent application. The curve a of FIG. 4 shows an example of the current I flowing through the two-terminal network according to FIG. 3 as a function of the voltage U 5 applied to it, the following values being assumed: ■ · -....
C_ f\ Λ , ■ TTlC_ f \ Λ, ■ TTl
Rl = 16 JZ ...Rl = 16 JZ ...
■ ■.-.-■. R3 = 100J2■ ■.-.- ■. R3 = 100J2
Fig.5 zeigt eine weitere Variante des elektronischen Zweipols gemäß der Erfindung. Die Elemente Tl5 T2 und Rl sind.wieder vorhanden. Ein Feldeffekttransistor T4 liegt in Reihe mit einem Fototransistor T5 zwischen dem positives Potential führenden Anschluß des Zweipols und der Basis des- Transistors Tl. Die Gate-Elektrode des Transistors T4 ist mit dem negatives Potential führenden Anschluß des Zweipols verbunden . Die Einschaltung des Zweipols erfolgt durch die Leitendsteuerung des Fototransistors T5. Die Gate-Spannung des Transistors T4 ist konstant5 und sobald die Drain-Source-Spannung die Pinch-off-Spannung erreicht s verläuft die Kennlinie 12 = f(Vds) scheinbar horizontal-(VdS = Spannung an der Drain-Elektrode und der Source-Elektrode). Die Kurve b in Fig.4 zeigt den durch den Zweipol gemäß Fig.5 fließenden Strom I als Funktion der an die Zweipolanschlüsse angelegten Spannung U für denselben Wert Rl wie im Fall der Kurve a. Der Knick der Kurve b ist weniger ausgeprägt, als bei der Kurve a5 und der horizontale Verlauf der Kennlinie wird erst bei 5 bis 6 V erreicht. Dies rührt daher, daß die Pinch-off-Spannung des Feldeffekttransistors etwa 5 V beträgt.5 shows a further variant of the electronic two-terminal network according to the invention. The elements Tl 5, T2 and Rl are available again. A field effect transistor T4 is connected in series with a phototransistor T5 between the terminal of the dipole carrying positive potential and the base of the transistor Tl. The gate electrode of the transistor T4 is connected to the terminal of the dipole which carries negative potential. The two-pole circuit is switched on by the conductive control of the phototransistor T5. The gate voltage of the transistor T4 is constant 5 and as soon as the drain-source voltage is the pinch-off voltage reaches s, the characteristic curve 12 = f (Vds) seemingly horizontal (VdS = voltage passes to the drain electrode and the source -Electrode). Curve b in FIG. 4 shows the current I flowing through the two-pole according to FIG. 5 as a function of the voltage U applied to the two-pole connections for the same value Rl as in the case of curve a. The kink in curve b is less pronounced than in curve a 5 and the horizontal course of the characteristic curve is only reached at 5 to 6 V. This is due to the fact that the pinch-off voltage of the field effect transistor is approximately 5 volts.
4 Patentansprüche4 claims
2 Blatt Zeichnungen mit _,_2 sheets of drawings with _, _
5 Figuren5 figures
6098 8.2/108 46098 8.2 / 108 4
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